阅读说明：本技术 一种圆钢的调质工艺及其应用 (Tempering process of round steel and application thereof ) 是由 朱云海 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种圆钢的调质工艺,包括(1)淬火：根据圆钢所属钢种确定淬火温度,采用连续辊底式明火炉进行淬火加热,圆钢进炉前将炉内加热温度设置到淬火温度,待炉内炉气温度到温后,圆钢经辊道步进穿过炉膛,圆钢的在炉时间保持在(0.57—0.63)min/mm<Sup>*</Sup>圆钢直径mm,使得圆钢表面达到淬火温度的同时沿径向存在温度梯度：圆钢表面和圆钢芯部的温度差在200—230℃范围内,出炉后水淬,水淬时间0.1s/mm,淬火至料温≤100℃出水；(2)低温回火：淬火后的圆钢入炉再加热,回火温度280-330℃,保温4小时以上,充分均热,出炉后空冷。采用连续辊底式明火炉,通过控制加热时间在升温过程中让圆钢在其径向形成温度梯度,由此调控圆钢的淬硬层深度,确保芯部韧性。(The invention relates to a round steel quenching and tempering process, which comprises the following steps of (1) quenching: determining the quenching temperature according to the type of the round steel, quenching and heating by using a continuous roller hearth type open-hearth furnace, setting the heating temperature in the furnace to the quenching temperature before the round steel enters the furnace, stepping the round steel through a roller table to pass through a hearth after the temperature of furnace gas in the furnace reaches the temperature, and keeping the in-furnace time of the round steel at (0.57-0.63) min/mm * The diameter of the round steel is mm, so that the surface of the round steel has a temperature gradient along the radial direction when reaching the quenching temperature: surface of round steel andthe temperature difference of the round steel core part is within the range of 200-230 ℃, water quenching is carried out after discharging, the water quenching time is 0.1s/mm, and water is discharged after quenching until the material temperature is less than or equal to 100 ℃; (2) low-temperature tempering: and (3) putting the quenched round steel into a furnace, reheating the round steel at the tempering temperature of 280-330 ℃, preserving heat for more than 4 hours, fully soaking the round steel, and cooling the round steel in air after discharging the round steel out of the furnace. A continuous roller-hearth open-hearth furnace is adopted, and the round steel forms a temperature gradient in the radial direction of the round steel in the temperature rising process by controlling the heating time, so that the depth of a hardening layer of the round steel is regulated and controlled, and the toughness of a core part is ensured.)

一种圆钢的调质工艺及其应用

技术领域

本发明涉及圆钢的调质工艺，即对圆钢的热处理工艺。

背景技术

研磨棒是一种用于棒磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料。研磨棒广泛应用 于冶金矿山、水泥建材等行业棒磨机。

目前，用于制造研磨棒的圆钢(也称为棒材)钢种有65Mn及70Mn2，圆钢再加工 成研磨棒的工艺过程中要进行淬火和回火的调质处理，目前广泛采用中频感应加热对圆 钢进行加热，如公开号CN102703669A公开的研磨机中研磨棒的生产方法，通过辊道将 料棒输送到中频感应加热炉中连续加热，料棒在辊道上绕自身轴线转动实现加热更加均 匀，依次加热方式来实现淬火。

当前，针对研磨棒生产领域的圆钢调质工艺还没有统一标准，各制造企业生产的研 磨棒因调质处理也表现出较大的性能差异。距棒材表面8mm处的硬度有的高达 58HRC，有的低至40HRC，即圆钢表面淬硬层深度不一致，差异较大。其中，采用中 频感应加热的研磨棒在淬火后芯部硬度普遍很高，芯部硬度普遍大于36HRC，这导致 了芯部韧性差，研磨棒由此更容易发生折断，影响了产品使用寿命。

作为研磨棒使用的圆钢，要求调质处理后淬硬层深度不能过大，既要确保圆钢表面 的硬度，又要确保心部韧性。

发明内容

针对作为研磨棒这类对心部韧性有要求的圆钢的调质工艺，本发明对淬火加热工艺 进行了优化研究和控制，利用连续辊底式明火炉对圆钢进行加热，通过控制炉温和圆钢在炉内的步进速度，使得淬火加热的温度沿着圆钢径向产生温差，即让圆钢径向的淬火 温度呈梯度变化，以此控制圆钢的淬硬层深度，最终获得近表面高硬度、芯部高韧性的 圆钢。采用本发明设计的圆钢调质工艺并且能保证钢材调质后每米弯曲度≤2mm/m。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种圆钢的调质工艺，包括如下步骤

(1)淬火：根据圆钢所属钢种确定淬火温度，采用连续辊底式明火炉进行淬火加热，圆钢进炉前将炉内加热温度设置到淬火温度，待炉内炉气温度到温后，圆钢经辊道 步进匀速穿过炉膛，圆钢的在炉时间保持在(0.57—0.63)min/mm*圆钢直径mm，使得圆 钢表面达到淬火温度的同时沿径向存在温度梯度：圆钢表面和圆钢芯部的温度差在 200—230℃范围内，不保温，直接出炉后水淬，水淬时间0.1s/mm，淬火至料温≤100℃ 出水；

(2)低温回火：淬火后的圆钢入炉再加热，回火温度280-330℃，保温4小时以上，充分均热，出炉后空冷。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本申请的关键在于淬火，对于圆钢的淬火加热，广泛的做法是采用感应加热，感应加热的特点是加热均匀性好，圆钢从芯部到表面 几乎是同步受热的，这样会获得较大的淬硬层深度，即使是大规格的圆钢，其芯部的硬 度也不可避免要高于工艺理想值，造成芯部的韧性差。本发明采用连续辊底式明火炉， 与感应加热的加热方式不同，圆钢在明火炉内由表及里吸收热量来升温，在升温过程中 圆钢在其径向形成温度梯度，近圆钢表面加热温度高，芯部温度加热低，通过温度的高 低来调控圆钢的淬硬层深度，确保芯部韧性。

本发明的研磨棒经调质处理后能达到的机械性能：距离棒材表面8mm以内硬度可达50-55HRC，而芯部24-28HRC，并且能保证钢材调质后每米弯曲度≤2mm/m。

附图说明

图1为本发明淬火工艺曲线；

图2为本发明回火工艺曲线；

图3为本发明调质后距圆钢表面5mm处组织；

图4为本发明调质后圆钢芯部组织；

图5为本发明实施例中淬火加热时圆钢沿径向不同位置与炉气温度的变化曲线；

图6为本发明实施例1直径120mm规格的圆钢调质后低倍组织。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用 于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例研磨棒的调质工艺是利用连续辊底式明火调质线进行调质处理，利 用高温炉气包括如下步骤：(1)淬火：淬火温度为800-830℃，圆钢匀速通过 明火炉炉膛，在炉膛内的行走时间即加热时间为0.6min/mm*圆钢直径mm，圆 钢不同深度的温度随加热时间的变化曲线参见图5。

棒料水淬时间0.1s/mm，淬火至料温≤100℃出水；(2)低温回火：淬火后圆钢直 接再入炉，设置回火温度280-330℃，保温4小时，均热，回火出炉空冷。以下详细描 述本发明的具体实施案例。

实施例1：一种65Mn的化学成分按质量百分比计为C：0.62～0.70，Si：0.17～0.37，Mn：0.90～1.20，P≤0.030，S≤0.020，Cr≤0.25，Ni≤0.25，Cu≤0.25。按三 种直径55mm、75mm、120mm规格进行调质处理。调质后表面和心部硬度参见表1，弯曲 度参见表2。从图6所示的120mm规格的棒材低倍组织可以清楚的看清淬硬层的边界。

表1

表2

实施例2：一种70Mn2的化学成分按质量百分比计为C：0.68～0.72，Si：0.27～0.37， Mn：1.60～1.80，P≤0.020，S≤0.010，Cr≤0.20，Ni≤0.10，Cu≤0.10。准备直径为90mm规格棒材按照上述工艺调质，调质后的硬度参见表3，弯曲度参见表4。

表3

表4

钢种	规格	每米弯曲度	总弯曲度
				70Mn2	Φ90	1.3mm/m	0.12％

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的 技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。